JPS6156976A - Transfer function measuring apparatus - Google Patents

Transfer function measuring apparatus

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JPS6156976A
JPS6156976A JP60183784A JP18378485A JPS6156976A JP S6156976 A JPS6156976 A JP S6156976A JP 60183784 A JP60183784 A JP 60183784A JP 18378485 A JP18378485 A JP 18378485A JP S6156976 A JPS6156976 A JP S6156976A
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stimulus
transfer function
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stimulus signal
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Buratsukuhamu Rei
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    • GPHYSICS
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    • G01R23/165Spectrum analysis; Fourier analysis using filters

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Abstract

PURPOSE:To perform an analysis of transfer function accurately and effectively by a method wherein a stimulus signal given to a sample equipment and a response signal generated are multiplied by descrete complex exponential function to generate Fourier transforms of both the signals with the integration of the resulting multiplication signal. CONSTITUTION:A stimulus signal is applied to a sample equipment 7 from a stimulus signal source 11 to excite a response signal. A switching circuit 13 selects either stimulus signal or esponse signal and a sampler 15 performs a sampling of a signal one each clock cycle from a clock signal source 17. Signal sources 21 and 23 and mixers 25 and 27 are provided to multiply an output signal of the samler 15 by a descrete complex exponential function using a trigonometric identity. Then, low-pass filters 31 and 33 remove multiplication signal components above the frequency of the stimulus signal to get rid of several harmonics due to non-linearity and integrators 55 and 57 integrate the multiplication signal to obtain approximate figures in the Fourier transforms of the stimulus signal and the response signal. Then, a processor 59 divides the Fourier transform of the response signal by the Fourier transform of the stimulus signal to determine the transfer function of the sample equipment 7.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業−1−の利用分野〕 この発明は電気的または機械的な供試装置の伝達関数を
測定する伝達関数測定装置に関するものである。 〔従来の技術〕 一般に、電気的または機械的な供試装置に刺激信号を与
えたとき、これに対する該装置の応答信号を測定すると
ともに、これら刺激信号と応答信号とを比較することに
よって前記供試装置の伝達関数を分析することができる
。そして、前記刺激信号、応答信号のフーリエ変換の実
数部および虚数部は、これら信号に複素指数関数を乗算
し、次にこの信号に関係している周波数の整数サイクル
にわたり積分することによって決定することかできる。 従来のアナログ技術を用いた伝達関数の測定装置として
は例えば、バフコ社(Bafco Co、)製の2チャ
ネル掃引周波数応答分析器(モデル番号916)があっ
た。これはアナログ刺激信号を供試装置に5え、そして
このアナログ刺激信号と応答信シ)とを伝達関数測定の
一部と1.て積分するものである。 このようなアナログ計算方法を用いた従来技術では、デ
ィジタル計算方法よりもそのlF確度が低くなりやすい
。 第6図は連続信号およびアナ[1グ技術を用いた従来の
伝達関数測定装置を示すブロック図である。 第6図において、刺激および応答の両信号はともに、三
角恒等式による2つの関数すなわちC05(ωt)お」
:び−jsin(ωt)による乗算と等価となるよう−
jωt に複素指数関数e  によって乗算される。問題となっ
ている周波数の整数サイクルにわたって生成信号を積分
すると、刺激信号および応答信号のフーリエ変換の実数
部、虚数部の概算(estimate)・が得られ、そ
j〜で高次高調波の寄与分が除去される。引き続く処理
によって供試装置の伝達関数が測定できる。連続信号だ
けが用いられるので、積分周期の持続時間内の変化がわ
ずかである場合に限り、測定精度にはほとんどまたは全
く影響を及ぼさない。しかしながら、前記変化が大きく
な、ると、測定精度が劣化する。 〔発明が解決し、I:うとする問題点〕この発明は、l
記の欠点を除去するためになさ    1れたもので、
ディジタル技術を用いて伝達関数の分析を正確にかつ効
果的に行うものである。 〔問題点を解決するだめの手段〕 3一 本発明の一実施例によれば、供試装置に与えられた刺激
信1号およびこれにより生成された応答信号のサンプリ
ングを行い、この2つの信号に離散的複素指数関数を乗
算し、そしてこの乗算信号を積分して前記刺激信号、応
答信号のフーリエ変換を生じさせる。次に、伝達関数は
応答信号のフーリエ変換を刺激信号のフーリエ変換によ
って除算することにより得られる。なお、各乗算信号の
積分の測定は、中央における一連のデータ点を合計し、
それにデータ独立先行加重関数によって乗算された先行
する一連のデータ点およびデータ独立後続加重関数によ
って乗算された後続の一連のデータ点を加え、ることに
より行なわれる。 〔作用〕 この測定装置は所定の範囲内のいかなる刺激信号周波数
ででも供試装置の伝達関数を決定することができる。・
精度は刺激信号の周期および刺激信号周波数とサンブリ
、ング速度との関係には無関係である。したがって、積
分の周期は離散的データ点で開始または終了する必要が
ない。例えば、24一 つの隣接した離散−的データ点の間で積分の周期が終了
する場合、測定装置は修正された後続加重多項式を用い
て2つの隣接した離散的データ点の間の積分を測定する
。したがって、刺激信号の周波数が変化しても測定精度
は変化しない。 〔発明の実施例〕  ゛ 第1図は本発明の一実施例によって構成された伝達関数
測定装置の正面図である。第1図で、】は測定装置本体
であり、これは正弦波または線形、もしくは対数的に掃
引された正弦波曲線のような刺激信号を発生ずる。測定
装置本体1は電気的または機械的な供試装置7を刺激信
号によって励起し、そして供試装置7からの応答信号を
記録するのにも用いることができる。また、種々のパラ
メータや命令はフロントパネル5を介して大刀すること
ができ、そして伝達関数測定の結果は陰極線管(CRT
) 3上に表示される′。 第2図は−F記測定装置本体1の電気的なブロック図で
ある。図ζεおいて、11は信号源で、正弦波または線
形もしくは対数的にステップをつけた正弦波のような刺
激信舅−を供試装置7に与え、それによって応答信号が
励起される。ここで前記刺激信号および応答信号はそれ
ぞれ別々のチャネルで処理されるか、または第2図に示
されるようにスイッチ回路13にIjえることができる
。このスイッチ回路13はどららかの信シ)を選択して
これをり1に弔−のチャネルににって処理するために用
いられる。両方の信号とも全く同一の態様で処理される
ので、明確にするため、以後この選択された連続信号は
A(t)と表記する。次にり[!ツク源171.1周波
数fcの出力信号をザンブラ15に送り出し、そこでザ
ンブラ15は1つのクロック・ザイクル当たり1回信号
A(t)のサンプリングを行う。なお、ザンブラ15の
出力信号は離散的信号^(n)と表記する。 信号源21.23およびミキサ25,27は王角恒等式
を用いてcos(ωn) −jsin(ωn)と表され
る離散的−jωn 複素指数関数e  に」;って前記信号^(n)を乗す 算するのに用いられる(ここで、ωは正規化角周波数で
2πrs/rcと定義され、またJsは分析ずべき伝達
関数における所定の刺激信号の周波数である)。 低域フィルタ31.33は刺激信号周波数以」この乗算
信号成分を除去するのに用い、これにより非線形性によ
るいくつかの高調波を除去する。 積分器55および57は、乗算信号を積分し、それによ
って刺激信号および応答信号のフーリエ変換の概算を得
る。処理器59は、供試装置7の伝達関数を求めるため
に、応答信号のフーリエ変換を刺激信号のフーリエ変換
で除算する。積分の周期は刺激信号周波数の整数サイク
ルからなる。明確さの便宜のために、以後低域フィルタ
31の出力信−号を5(n)と表記する。ここで、積分
器57と55とは同じ態様で動作するので、積分器55
だけについてその動作を説明する。まず、関数発生器4
1.43は先行および後続の加重多項式を発生し、そし
て乗算器45はデータ点の先行部分を先行加重多項式の
係数によって乗算するとともに、データ点の後続部分を
後続加重多項式の係数によって乗算する。また、加算器
5Iは、先行データ点と先行加重多項式係数との積およ
び後続データ点と後続加重多項式係数との積をデータ点
の中央部分に加算する。 −7= 供試装置7は線形であるという仮定(これは伝達関数の
定義に必要である)がなされれば、クロック周波数fc
は理論的に刺激信号周波数「Sの2倍のナイキストレー
トと同じ位に低くなり得る。実際は、個々の積分を測定
するのに用いることのできるデータ点の数がクロック周
波数「Cの増大とともに増加するから、サンプリング速
度は伝達関数が測定される精度に影響を与える。5次適
合(fit)(N−5)に対しては、クロック周波数f
cが刺激信号周波数の約10倍であれば、約80dBの
ダイナミックレンジが得られ・た。 第3図は、信号5(t)の積分周期Tが丁度離散的デー
タ点(n= 0)で始まり、そして丁度離散的データ点
(n= 12)で終わる場合を示す。この場合、第1次
適合だけを用いる積分の測定では(n= O)〜(n−
12)のデータ点の加算が必要なだけである。 、さも
なければ、第2図に示されるように、積分は次のように
見なすこともできる。 −8= =一般的には、積分周期Tがnの整数倍ではない。この
場合、第4A図に示されているように、周期Tの始めは
離散的データ、点であるが、終わるのは2つの隣接した
離散的データ点の間である。勿論、直ti加算をすれば
誤った積分がなされるので、なんうかの方法を用いてn
=IFとn−13の間にある5(t)の領域を、周期T
における5(t)の全体の積分に含ませなければならな
い。948図において、n=IL!:、n=13の間に
おける積分の部分的領域は幅Wと定義される。ここで1
のm位をd=1であるように正規化し、dをnと(n 
+ 1 )の間の距離と定義すると、幅Wは0と1との
間にある。pはn=0での出発点を除き、周期T内の離
散的データ点の整数と定義される。加重多項式の次数N
は測定データ□への多項式適合の次数を定義する。勿論
、最小の(ト1)データ点は次数Nめ適合に対して測定
されなければならない。旧よ各個別の積分部分(例えば
n=5とn=6の間)のどちらかの側のデータ点の数で
、それはその積分部分に対するN次適合を作るのに用い
る。両側が同じ数でかつNが奇数次数である場合、M−
(1−N)/2となる。 第1図に示された測定装置は、(i)データ点の中央領
域、(11)先行加重多項式の係数CL倍の先行領域、
おJ:び(山)後続加重多項式の係数Et倍の後続領域
の各合計を計算することによって、全周期Tにわたる積
分を測定する。先行する加重多項式は所望の適合次数に
依存するにすぎないので、NとMが判ればすぐに導き出
せる。しかし、後続する加重多項式は適合次数に依存し
、かつ部分幅Wにも依存する。次に周期Tはn=0で始
まるように設定できるので、幅Wは周波数「Sに、Lつ
で定義され、そして周波数「Sが判ればすぐに導き出■
る。当業者は、Nが偶数の場合、積分71<分のいずれ
かの側でWなった数のデータ点が用いられる場合、31
:に′j   は周期Tがn=0で始まらない場合の係
数を取り出すことができる。 第1図に示された測定装置は非常に大ざっばに言うと、
隣接した離散的データ点の間の個々の積分部分を繰り返
し測定し、次に個々の積分値を加算することによって全
周期Tにわたる積分を測定するものとみることができる
。2つの隣接した離散的データ点の間(例えば第4A図
のn−12とn−13の間)の距離の部分領域Wにより
占められる最終の積分1M<分が、上記加算に加えられ
る。先行加重多項式のN次の係数は、測定されている個
別の積分に隣接した5(n)の(N41)個のデータ点
によって乗算される。例えば、第4A図において、n=
0とn=1の間の5(L)の積分は(N Il )個の
先行する加重多項式係数をデータ点S(n’−−−2)
〜S(n = 3)によって乗算し、次にその結果を加
算することによってN=5で測定される。なお、部分領
域冒の積分に対する貢献について以下に説明する。 先行するN次の加重多項式の係数CLは次の式から得ら
れる。 ここで、13Lは中間のN次加重多項式の係数である。 さらに、 ただし、q= 0.1,2.・・・・・・、N式〔4〕
によって係数13Lの解に対しそN個の未知数をもった
N個の連〜γ方程式が得られる。式〔3〕において、y
は適合多項式で、唯一のN次多項式は(Nll)のデー
タ点を全部通過する。。 積分の全周期TはT−p+Wとなるように2つの部分に
分けられる。ここで、Wは5(t)の最終の部分的領域
(第4A図。。、12と□−+ mv lft1 ’)
あ幅、あり、91.が+E規化された場合は0と1の間
にある。式〔3〕を用いると、周期pにわたる積分は、 Oj”o   j j二o  t=。 ここで、YJは周期T内における5(t)の3番目のセ
グメント佳わたる適合多項式である。、 S′pS(・)d・−・・・〔6〕 4   0     4    ・ 加算の順序を変えると、式〔6〕は次のように書くこと
ができる。    ゛ S  5(n)dn−”・(7)         ’
L”0 + IllN−3(+P4N−1) ここで、式を簡単化するために、先行する加重多項式係
数CLは次のように定義する。 Cz−Σ nt (ただし、0≦2≦N−1)Cz−Σ
ntcttl、  ≦2≦p−+)   L[8]j”
0 そして、係数t(1の合計は1に等しいので、式〔7〕
は先行する多項式係数Ctの項で次のように書くことが
できる。 SS(n)dn−co−8(M)1C1・S(M]1)
→・・・最後に、式
[Field of Application in Industry-1-] The present invention relates to a transfer function measuring device for measuring the transfer function of an electrical or mechanical device under test. [Prior Art] In general, when a stimulus signal is applied to an electrical or mechanical device under test, a response signal of the device to this is measured, and the stimulus signal and the response signal are compared. The transfer function of the test device can be analyzed. and the real and imaginary parts of the Fourier transform of the stimulus signal, response signal are determined by multiplying these signals by a complex exponential function and then integrating over an integer number of cycles of the frequency associated with this signal. I can do it. An example of a conventional transfer function measurement device using analog technology is the two-channel swept frequency response analyzer (Model No. 916) manufactured by Bafco Co. This involves applying an analog stimulus signal to the device under test, and using the analog stimulus signal and response signal as part of the transfer function measurement.1. It is used to integrate. In conventional techniques using such analog calculation methods, the IF accuracy tends to be lower than in digital calculation methods. FIG. 6 is a block diagram showing a conventional transfer function measuring device using continuous signal and analog techniques. In Figure 6, both the stimulus and response signals are expressed by two functions according to the trigonometric identity: C05(ωt)
: So that it is equivalent to multiplication by −jsin(ωt) −
jωt is multiplied by a complex exponential function e. Integrating the generated signal over an integer number of cycles at the frequency in question provides an estimate of the real and imaginary parts of the Fourier transforms of the stimulus and response signals, and the contribution of higher harmonics at minutes are removed. Subsequent processing allows the transfer function of the device under test to be measured. Since only continuous signals are used, only small changes within the duration of the integration period have little or no effect on the measurement accuracy. However, when the change becomes large, measurement accuracy deteriorates. [Problems to be solved by the invention] This invention solves l.
This was done to eliminate the drawbacks listed below.
It uses digital technology to accurately and effectively analyze transfer functions. [Means for solving the problem] 31 According to an embodiment of the present invention, the first stimulation signal given to the device under test and the response signal generated thereby are sampled, and these two signals are is multiplied by a discrete complex exponential function, and the multiplied signal is integrated to produce a Fourier transform of the stimulus signal and response signal. The transfer function is then obtained by dividing the Fourier transform of the response signal by the Fourier transform of the stimulus signal. Note that the measurement of the integral of each multiplied signal is determined by summing the series of data points at the center,
This is done by adding thereto a preceding series of data points multiplied by a data independent leading weighting function and a subsequent series of data points multiplied by a data independent trailing weighting function. [Operation] This measuring device is capable of determining the transfer function of the device under test at any stimulus signal frequency within a predetermined range.・
Accuracy is independent of the period of the stimulation signal and the relationship between stimulation signal frequency and sampling rate. Therefore, the period of integration need not start or end at discrete data points. For example, if the period of integration ends between two adjacent discrete data points, the measuring device measures the integral between two adjacent discrete data points using the modified subsequent weighting polynomial. . Therefore, even if the frequency of the stimulation signal changes, the measurement accuracy does not change. [Embodiment of the Invention] Fig. 1 is a front view of a transfer function measuring device constructed according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, ] is the main body of the measuring device, which generates a stimulus signal such as a sinusoidal wave or a linearly or logarithmically swept sinusoidal curve. The measuring device body 1 can also be used to excite an electrical or mechanical device under test 7 with a stimulation signal and to record a response signal from the device under test 7. In addition, various parameters and commands can be sent via the front panel 5, and the results of transfer function measurement can be sent to the cathode ray tube (CRT).
) displayed above 3′. FIG. 2 is an electrical block diagram of the main body 1 of the measuring device 1 shown in FIG. In the figure ζε, 11 is a signal source which applies a stimulus signal such as a sine wave or a linearly or logarithmically stepped sine wave to the device under test 7, thereby exciting a response signal. Here, the stimulus signal and the response signal can each be processed in separate channels or sent to a switch circuit 13 as shown in FIG. This switch circuit 13 is used to select some signal and process it according to the first channel. Since both signals are processed in exactly the same way, for clarity this selected continuous signal will hereinafter be denoted as A(t). Next [! The clock source 171.1 sends an output signal at frequency fc to the zambler 15, which samples the signal A(t) once per clock cycle. Note that the output signal of the zambrar 15 is expressed as a discrete signal ^(n). The signal sources 21, 23 and mixers 25, 27 transform the signal ^(n) into a discrete complex exponential function e expressed as cos(ωn) -jsin(ωn) using the royal angle identity. (where ω is the normalized angular frequency defined as 2πrs/rc and Js is the frequency of the given stimulus signal in the analyzed power transfer function). Low pass filters 31,33 are used to remove this multiplied signal component below the stimulus signal frequency, thereby removing some harmonics due to non-linearities. Integrators 55 and 57 integrate the multiplied signals, thereby obtaining an approximation of the Fourier transform of the stimulus and response signals. The processor 59 divides the Fourier transform of the response signal by the Fourier transform of the stimulus signal in order to determine the transfer function of the device under test 7. The period of integration consists of an integer number of cycles of the stimulus signal frequency. For convenience of clarity, the output signal of the low-pass filter 31 will hereinafter be denoted as 5(n). Here, since integrators 57 and 55 operate in the same manner, integrator 55
I will explain its operation only. First, function generator 4
1.43 generates leading and trailing weighting polynomials, and multiplier 45 multiplies the leading part of the data points by the coefficients of the leading weighting polynomial and the trailing part of the data points by the coefficients of the trailing weighting polynomial. Adder 5I also adds the product of the preceding data point and the preceding weighting polynomial coefficient and the product of the succeeding data point and the succeeding weighting polynomial coefficient to the central portion of the data points. -7 = If the assumption is made that the device under test 7 is linear (this is necessary for the definition of the transfer function), then the clock frequency fc
can theoretically be as low as the Nyquist rate of twice the stimulus signal frequency S. In practice, the number of data points that can be used to measure individual integrals increases with increasing clock frequency C. Therefore, the sampling rate affects the accuracy with which the transfer function is measured.For a fifth-order fit (N-5), the clock frequency f
If c was about 10 times the stimulus signal frequency, a dynamic range of about 80 dB was obtained. FIG. 3 shows the case where the integration period T of signal 5(t) begins at exactly a discrete data point (n=0) and ends at exactly a discrete data point (n=12). In this case, the measurement of the integral using only the first-order fit yields (n= O) ~ (n-
12) only requires the addition of the data points. , otherwise, as shown in FIG. 2, the integral can also be viewed as: −8==In general, the integration period T is not an integral multiple of n. In this case, as shown in FIG. 4A, the period T begins at a discrete data point, but ends between two adjacent discrete data points. Of course, if we perform direct ti addition, an incorrect integration will be obtained, so we must use some method to calculate n
= 5(t) between IF and n-13 with period T
must be included in the overall integral of 5(t) at . In Figure 948, n=IL! , n=13 is defined as width W. Here 1
Normalize the m-order of d so that d=1, and d is n and (n
+ 1 ), the width W is between 0 and 1. p is defined as an integer number of discrete data points within period T, excluding the starting point at n=0. Degree N of weighted polynomial
defines the order of the polynomial fit to the measured data □. Of course, the smallest (t1) data point must be measured for the order Nth fit. The number of data points on either side of each individual integral section (eg, between n=5 and n=6) that is used to create an N-order fit for that integral section. If both sides are the same number and N is of odd order, then M-
(1-N)/2. The measuring device shown in FIG. 1 consists of (i) a central region of data points, (11) a leading region multiplied by the coefficient CL of a leading weighting polynomial;
Measure the integral over the entire period T by computing the sum of each subsequent region times the coefficient Et of the subsequent weighted polynomial. Since the preceding weighting polynomial only depends on the desired fit order, it can be derived immediately once N and M are known. However, the subsequent weighting polynomial depends on the fit order and also on the partial width W. Next, the period T can be set to start at n = 0, so the width W is defined by the frequency S and L, and as soon as the frequency S is known, it can be derived.
Ru. Those skilled in the art will appreciate that if N is an even number, then if a W number of data points are used on either side of the integral 71
: to 'j can extract the coefficients when the period T does not start at n=0. The measuring device shown in Figure 1 can be very roughly described as follows:
It can be viewed as measuring the integral over the entire period T by repeatedly measuring individual integral parts between adjacent discrete data points and then summing the individual integral values. The final integral 1M<minutes occupied by the subregion W of the distance between two adjacent discrete data points (for example between n-12 and n-13 in FIG. 4A) is added to the addition. The Nth order coefficient of the pre-weighted polynomial is multiplied by the 5(n) (N41) data points adjacent to the individual integral being measured. For example, in Figure 4A, n=
The integral of 5(L) between 0 and n=1 converts the (N Il ) preceding weighted polynomial coefficients to the data point S(n'---2)
Measured with N = 5 by multiplying by ~S (n = 3) and then adding the results. Note that the contribution of the subregion to the integral will be explained below. The coefficient CL of the preceding Nth order weighted polynomial is obtained from the following equation. Here, 13L is a coefficient of an intermediate N-dimensional weighted polynomial. Furthermore, provided that q=0.1,2. ......, N formula [4]
As a result, N continuous γ equations with N unknowns are obtained for the solution of coefficient 13L. In formula [3], y
is a fitting polynomial, the only N degree polynomial passing through all (Nll) data points. . The total period of integration T is divided into two parts such that T-p+W. Here, W is the final partial area of 5(t) (Fig. 4A..., 12 and □-+ mv lft1')
A width, yes, 91. When is normalized to +E, it is between 0 and 1. Using equation [3], the integral over period p is Oj''o j j2o t=. Here, YJ is the fitting polynomial over the third segment of 5(t) in period T. S′pS(・)d・−・・・・[6] 4 0 4 ・ By changing the order of addition, equation [6] can be written as follows: ゛S 5(n)dn−”・(7)'
L”0 + IllN-3(+P4N-1) Here, in order to simplify the formula, the preceding weighted polynomial coefficient CL is defined as follows: Cz-Σ nt (However, 0≦2≦N- 1) Cz-Σ
ntcttl, ≦2≦p−+) L[8]j”
0 and the coefficient t (the sum of 1 is equal to 1, so formula [7]
can be written in terms of the preceding polynomial coefficient Ct as follows. SS(n)dn-co-8(M)1C1・S(M]1)
→...Finally, the formula

〔9〕は筒中化のために3つの加算
式として書くことができる。 Oj −(1 1)+N−1 十Σ CL−8(MIL)    ・・・・〔10〕t
−1) 式〔IO3の右辺第2項の和は周期T内における5(t
)の中央領域に対応し、そこにおいて係数BLの和は■
に達し、それは「■位利得を有するFll?フィルタ:
、   ” fl JTI jZ B b ’l−−/
i iZi ’11 m # −): iJ”f! 3
m (7) Tfl Ei中央領域外の端縁部に対応し
、そしてそれは周期Tの両端部でS(【)のN次の近似
をりえるために前記和に含まれ加重化される。なお、積
分周期TがM数的データ点で始まり、かつ終了し、また
セグメントの各個のM/2個の点が用いられる場合、第
1項および第3項の和の係数は、同一でしかも順序が逆
である。 全体の積分周期Tにわたる積分を達成するためには、2
つの隣接した個別のデータ点間の部分的領域Wの寄り分
も含ませる必要がある。したがって、第411図に示す
ようZこn=12とn;13の間にある5(t)の寄r
>分が含まれなければならない。測定される部分的積分
セグメントの幅が、先行するN次の加重多項式に対して
用いられた幅(d・1)でなく、Wであるから、部分的
領域のN次の加重多項式の新しい係数Djを用いなけれ
ばならない。係数DLは次のようにして導き出すことが
できる。 ここで、 そして、領域Wはp番1″1と(P41)番l]の隣接
した離散的データ点の間にあるから、 かくして、0からTへの5(t)の全積分は次のように
4つの加算式によって得られる。 S  5(n)dn= j=0 それゆえ、実際には積分を繰り返しの乗算、加算操作と
してではなく、データ領域の別々の加算として特徴づけ
るのがより正確である。 マトリックス表示では次のことにも注意すべきである。 W= D (M)およびD=Yl:M’l−’    
・・・・・〔15〕式〔15〕において、 W−〔W、W*/2.W3/3.・・・弓   ・・中
6〕D= [DD、D、、D、、  ・・・・〕   
    ・・〕山7〕−16 〜こで、[M] ’はWに関係なく、前もって計算でき
るから、Dはベクトルをマトリックスで単純に乗算する
ことによって決定できる。したがって、各個別の測定に
対して最小数の計算を繰り返す必要があ2だけだから、
測定は非常に迅速になすことができる。 式〔14〕の最後の2つの項の各加算式は後続のN次加
重多項式の係数ptを次のように定義することに、Lつ
で組み合わ11“ることかできる。 R’=C”   +D    (ただ17.1≦2≦N
)z    Z+p−I     Z−1R=D   
 (ただし、Z=N+1)   ・・・・・・〔19〕
z     N 後続の多項式係数肌を用いて、式〔14〕は、周期Tに
わたる全積分が次のようになるように中線化して書くこ
とができる。 L:1 積分の周期は必ずしも離散的データで始まる必要がない
ことに注意すべきである。周期が2つの隣接した離散的
データ点の間で始まり、かっ2−)の隣接したデータ点
間で終rする場合、全積分(,1、積分周期の始めに別
の部分的領域を定義・1”る、二とによって測定できる
3、そして後続のIRI +U多r(i 、+Eと同じ
形式をもつ新しい加重多項式が定義できる、。 第5図は供試装置7の伝達関数の測定の間に第1図に示
された測定装置本体1に、にっでなされる各ステップの
フローヂャートである。ステップ71〜75において、
使用者は伝達関数のパラメータを決定し、多項式係数C
いIELが計算される。係数cLは上記〔4〕式、〔8
〕式で決定でき、そして係数rXtは上記C4,)、〔
8)、[+21[+9]式で決定できる。また係数CL
は測定に独立性があるから、一度に測定でき、次に将来
の参考のためにルックアップテーブルに記憶される。励
起およびサンプリングはステップ77および79におい
て実行される。ステップ91では、刺激信号または応答
信号のどちらのフーリエ変換:1    を測定す4か
。決定がオされZl 、 Z fツブ、3〜117は両
信号について同1;である。選択信号の実数部または虚
数部の決定は、IE弦関数か余弦関数かに、l:る乗算
の結果としてステップ91でなされる。 ステップ93〜95では正弦関数または余弦関数に、L
る乗算がなされ、そして乗算信号はフィルタを通される
。ステップ97〜117はフィルタを通された東算信r
;5(n)の積分を行う。ステップ97〜103では、
先行加重多項式の係数Ct倍の先行領域データ点の合計
が総合計に加えられる。ステップ105〜109では中
央領域のデータ点が総合計に加えられる。 ステップ111〜117では後続加重多項式の係数PL
倍の後続領域のデータ点が総合計に加えられる。なお、
加算式の3つの部分が加えられる順序は重要ではない。 この時点で総合計は、乗算されそしてフィルタを通過1
.た信−(の積分である。加算は」−記憶〔20〕にし
たがって行なわれる。かくして、総合計は刺激信号また
は応答信号のフーリエ変換の実数部または虚数部である
。最後に、伝達関数は時間領域応答信号のフーリエ変換
を時間領域刺激信号のフーリエ変換で割るか、または三
スペクトル(LrispecLral)平均化のような
他の周知方法によって得ることができる。 〔発明の効果〕 本発明は−1−記のようにディジタル技術を用いている
ので、高精度の伝達関数測定装置が得られる。 また、積分の周期は個別のデータ点で開始または終了す
る必要がないので、刺激信号の周波数が変化しても測定
精度は変化しない。
[9] can be written as three addition formulas for cylinderization. Oj -(1 1)+N-1 10Σ CL-8(MIL) ...[10]t
-1) Formula [The sum of the second term on the right side of IO3 is 5(t
), where the sum of the coefficients BL is ■
, it is a Fll filter with a gain of ■:
, ” fl JTI jZ B b 'l--/
i iZi '11 m # -): iJ"f! 3
m (7) Tfl Ei corresponds to the edge outside the central region, and it is included in the sum and weighted to obtain the Nth order approximation of S([) at both ends of the period T. Note that if the integration period T begins and ends with M numerical data points and each M/2 point of the segment is used, then the coefficients of the sum of the first and third terms are the same and The order is reversed. To achieve integration over the entire integration period T, 2
It is also necessary to include the offset of the partial area W between two adjacent individual data points. Therefore, as shown in FIG.
> minutes must be included. Since the width of the measured partial integral segment is W instead of the width (d·1) used for the previous Nth weighted polynomial, the new coefficients of the Nth weighted polynomial of the subdomain Dj must be used. The coefficient DL can be derived as follows. Here, and since the region W lies between the adjacent discrete data points of number p1''1 and number (P41) l], thus, the total integral of 5(t) from 0 to T is S 5(n) dn= j=0 Therefore, it is actually better to characterize the integral as a separate addition of the data domain rather than as a repeated multiplication, addition operation. Accurate. It should also be noted that in the matrix representation: W = D (M) and D = Yl: M'l-'
...[15] In formula [15], W-[W, W*/2. W3/3. ...Bow ...Medium 6〕D= [DD, D,, D,, ...]
...]Mountain 7]-16 ~Here, since [M]' can be calculated in advance regardless of W, D can be determined by simply multiplying the vector by the matrix. Therefore, since we only need to repeat the minimum number of calculations 2 for each individual measurement,
Measurements can be made very quickly. Each addition formula of the last two terms in equation [14] can be combined with L to define the coefficient pt of the subsequent N-th degree weighted polynomial as follows: R'=C +D (only 17.1≦2≦N
)z Z+p-I Z-1R=D
(However, Z=N+1) ・・・・・・[19]
z N Using the subsequent polynomial coefficient skin, equation [14] can be written as a median such that the total integral over period T becomes: It should be noted that the period of L:1 integration does not necessarily have to start with discrete data. If a period starts between two adjacent discrete data points and ends between two adjacent data points, r, then the total integral (,1, defines another subregion at the beginning of the integration period, 1", 2 and 3, and a new weighting polynomial having the same form as the subsequent IRI +U multir(i, +E can be defined. FIG. 1 is a flowchart of each step performed on the measuring device main body 1 shown in FIG. 1. In steps 71 to 75,
The user determines the parameters of the transfer function and calculates the polynomial coefficients C
A new IEL is calculated. The coefficient cL is the above formula [4], [8
], and the coefficient rXt can be determined by the above C4,), [
8), can be determined using the formula [+21[+9]. Also, the coefficient CL
Since the measurements are independent, they can be measured once and then stored in a lookup table for future reference. Excitation and sampling are performed in steps 77 and 79. In step 91, the Fourier transform of either the stimulus signal or the response signal is measured. The decision is made and Zl, Zf, 3-117 are the same for both signals. Determination of the real or imaginary part of the selection signal is made in step 91 as a result of multiplication by IE sine or cosine functions. In steps 93 to 95, the sine function or cosine function is
A multiplication is performed, and the multiplied signal is filtered. Steps 97 to 117 are the Tosan signal that has been passed through the filter.
; Perform the integration of 5(n). In steps 97-103,
The sum of the preceding region data points times the coefficient Ct of the preceding weighting polynomial is added to the grand total. In steps 105-109, the central region data points are added to the grand total. In steps 111 to 117, the coefficient PL of the subsequent weighting polynomial
The data points of the double subsequent area are added to the grand total. In addition,
The order in which the three parts of the addition formula are added is not important. At this point the grand total is multiplied and passed through the filter by 1
.. The summation is thus the real or imaginary part of the Fourier transform of the stimulus or response signal.Finally, the transfer function is It can be obtained by dividing the Fourier transform of the time-domain response signal by the Fourier transform of the time-domain stimulus signal or by other well-known methods such as trispectral averaging. - The use of digital techniques provides a highly accurate transfer function measurement device. Also, the period of integration does not have to start or end at individual data points, so the frequency of the stimulus signal changes. However, the measurement accuracy does not change.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例による伝達関数測定装置の構
成を示オ11−面図、第2図はその電気的なブロック図
、第3図は積分すべき信号の独立したデータ点のit(
確な始めと終わりの周期を示す波形図、第4八図お、L
び第4B図は独為γ1−だデータ点の隣接せ□る2つの
間の始めと終わりの周期にわたる積分すべき信シ)の波
形図、第5図は第1図に示した装置によって達成された
動作のフ[1−チャー1・図、第6図は連続波お、Lび
アナ[Iグ技術を用いたtit来の伝達関数測定装置の
ブロック1′X1である。。 図中、lは測定装置本体、3はC’l?T、5は)11
ン1〜パネル、7は供試装置、11は刺激部シ)源、1
3はスイッチ回路、15はサンプラ、17はり「ノック
信号源、21.23は信号源、25.27はミキサ、3
2.33は低域フィルタ、41.43は関数発生器、4
5.47は乗算器、51.53は加算Z、55.57は
積分器、59は処理器である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
FIG. 1 shows the configuration of a transfer function measuring device according to an embodiment of the present invention, an 11-plane view, FIG. 2 an electrical block diagram thereof, and FIG. it(
Waveform diagram showing exact start and end cycles, Figure 48 O, L
4B and 4B are waveform diagrams of the signal to be integrated over the beginning and end periods between two adjacent data points of the independent γ1- data point, and FIG. FIG. 6 shows a block 1'X1 of a transfer function measuring device from Tit using continuous wave, L and analog I wave technology. . In the figure, l is the measuring device body, and 3 is C'l? T, 5) 11
1 to panel, 7 is the device under test, 11 is the stimulation part source, 1
3 is a switch circuit, 15 is a sampler, 17 is a knock signal source, 21.23 is a signal source, 25.27 is a mixer, 3
2.33 is a low-pass filter, 41.43 is a function generator, 4
5.47 is a multiplier, 51.53 is an addition Z, 55.57 is an integrator, and 59 is a processor. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 次の(イ)〜(ル)から成る伝達関数測定装置。 (イ)供試装置に刺激信号を与えるために、該供試装置
に結合された励起手段、 (ロ)信号を獲得するための獲得手段、 (ハ)刺激信号または応答信号のどちらかを選択するた
めに、前記供試装置と獲得手段との間に結合されたスイ
ッチ手段、 (ニ)サンプリングするために前記獲得手段に接続され
たサンプラとこれにより複数のサンプリング信号を発生
する手段、 (ホ)前記サンプラに接続され、そしてサンプリング信
号を先行、中央および後続の3部分に分離するための分
離手段、 (ヘ)先行加重関数の係数を発生するための先行発生手
段、 (ト)後続加重関数の係数を発生するための後続発生手
段、 (チ)先行加重関数の係数によつて先行部分のサンプリ
ング信号を乗算するために、前記分離手段および先行発
生手段に結合された先行乗算手段、 (リ)後続加重関数の係数によつて後続部分のサンプリ
ング信号を乗算するために、前記分離手段および後続発
生手段に結合された後続乗算手段、 (ヌ)乗算された先行および後続のサンプリング信号に
前記中央サンプリング信号を加算するために、先行、後
続の各乗算手段および分離手段に結合された加算手段、 (ル)伝達関数を計算するために、前記加算手段に結合
された計算手段。
[Claims] A transfer function measuring device comprising the following (a) to (l). (b) Excitation means coupled to the device under test for applying a stimulation signal to the device under test; (b) Acquisition means for acquiring the signal; (c) Selecting either the stimulation signal or the response signal. (d) a sampler connected to the acquisition means for sampling and means for generating a plurality of sampling signals thereby; ) separating means connected to the sampler and for separating the sampling signal into three parts, leading, central and trailing; (f) leading generating means for generating coefficients of a leading weighting function; (g) trailing weighting function; (h) preceding multiplier means coupled to said separation means and preceding generating means for multiplying the sampling signal of the preceding portion by the coefficients of the preceding weighting function; ) subsequent multiplier means coupled to said separation means and subsequent generation means for multiplying the sampled signal of the subsequent portion by a coefficient of a subsequent weighting function; Addition means coupled to each preceding and subsequent multiplication means and separation means for summing the sampling signals; (l) calculation means coupled to said addition means for computing a transfer function;
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